本發(fā)明涉及一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)。

背景技術：
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LED(Light Emitting Diode，稱發(fā)光二極管)，屬于固態(tài)光源，具有非常好的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢，相同光效下耗能僅為白熾燈的10～20％，被譽為"21世紀的照明新光源"，近年來已經(jīng)成為研究和開發(fā)熱點。與傳統(tǒng)光源相比，半導體光源有節(jié)能、高效、體積小、壽命長、響應速度快、驅(qū)動電壓低、抗震動等優(yōu)點。

LED發(fā)光機理是靠電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光，其光譜中不包含紅外部分，所以其熱量不能靠輻射散出，所以說LED是‘冷’光源。但是，目前LED的發(fā)光效率僅能達到10％～20％,還有80％～90％的能量轉(zhuǎn)變成了熱量。若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會急速上升，當其結(jié)溫上升超過最大允許溫度時(一般是150℃)，大功率LED會因過熱而損壞。

LED光源的這個特性對半導體器件來說是一個缺點，必須做好散熱措施以保證器件壽命。但反過來從熱利用這一角度來看，也許是一個優(yōu)點，它幫我們把熱量收集了起來，不像白熾燈一樣把熱量以紅外線的方式向空間輻射。LED燈具的這個收集熱量的特性為LED燈具的余熱利用提供了方便。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，既有效冷卻LED燈具，又通過熱泵收集燈具余熱制出可用的溫度較高的熱水，這樣，LED消耗的電能得到了接近百分之百的利用，進一步提高其節(jié)能減排的效益，解決了現(xiàn)有大功率，特別是高功率密度LED燈具散熱問題和能源利用率不高的問題。

本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器、回油調(diào)節(jié)閥、壓縮機、冷凝器、膨脹閥、水泵和管路，所述LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器為裝有冷媒的密閉腔體，由LED燈燈體外殼經(jīng)密封而成，腔體周圍設有孔洞，孔洞由LED燈發(fā)光模塊基板密封堵上，LED燈發(fā)光模塊基板正面設有LED燈發(fā)光芯片，所述腔體底端設有出油口，所述腔體上端設有冷媒進口和冷媒出口，所述出油口經(jīng)回油調(diào)節(jié)閥跟壓縮機的進氣管道連通，所述冷媒出口也跟壓縮機的進氣管道連通，壓縮機的出氣口依次經(jīng)冷凝器、膨脹閥跟LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器的腔體上端的冷媒進口連通，形成一個回路；所述冷凝器設有進水口和出水口，所述進水口連接水泵，所述出水口連接熱水洗浴設備或供暖設備。

所述膨脹閥為熱力膨脹閥或電子膨脹閥，根據(jù)LED燈發(fā)光模塊基板的溫度進行控制節(jié)流閥的開度。

冷媒充注量最好能使得系統(tǒng)工作時，液態(tài)的冷媒能夠浸沒腔體周圍孔洞LED燈發(fā)光模塊基板背面，這樣液態(tài)的的冷媒在基板背面吸熱沸騰變成蒸汽。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)使用LED燈照明時，由于使用主動蒸發(fā)制冷方式對LED燈進行冷卻，只要壓縮機匹配合理是完全能夠保障LED燈發(fā)光模塊基板保持在合理溫度范圍內(nèi)的，而且在冷卻的同時，它們發(fā)出的熱量通過熱泵制成熱水進一步使用。而且由于避免了直接向空氣散熱，就不需要龐大的空氣散熱器，節(jié)省金屬材料，降低成本。

(2)不用LED燈具照明的時候，熱泵系統(tǒng)依然可以作為一個空氣源熱泵熱水器單獨使用，制出洗澡或供暖用的熱水。

總之，本發(fā)明LED燈具既是一個照明器件，同時也是一個加熱器件，既有效冷卻LED燈具，又通過熱泵收集燈具余熱制出可用的溫度較高的熱水，這樣，LED消耗的電能得到了接近百分之百的利用，進一步提高其節(jié)能減排的效益，解決了現(xiàn)有大功率，特別是高功率密度LED燈具散熱問題和能源利用率不高的問題。在同時需要光和熱的場合有廣泛的應用價值，例如賓館，火車站廳，機場，商場，學校，醫(yī)院等等。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構示意圖；

圖2是本發(fā)明的LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器的結(jié)構示意圖；

圖3是LED發(fā)光模塊結(jié)構示意圖；

其中，1、LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器，1(1)、LED燈發(fā)光模塊基板，1(2)、LED燈發(fā)光芯片，1(3)、LED燈燈體外殼，1(4)、冷媒進口，1(5)、冷媒出口，1(6)、出油口，2、回油調(diào)節(jié)閥，3、壓縮機，4、冷凝器，4(1)、進水口，4(2)、出水口，5、膨脹閥。

具體實施方式：

以下是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。

本實例以LED高桿燈為例，LED燈燈體外殼1的結(jié)構是一個半球狀的密閉腔體。如圖1-3所示的一種利用熱泵將LED燈具冷卻并進行余熱回收的綜合節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1、回油調(diào)節(jié)閥2、壓縮機3、冷凝器4、膨脹閥5、水泵和管路，所述LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1為裝有冷媒的密閉腔體，由半球狀LED燈燈體外殼1經(jīng)密封而成，腔體周圍設有孔洞，孔洞由LED燈發(fā)光模塊基板1(1)密封堵上，LED燈發(fā)光模塊基板1(1)正面設有LED燈發(fā)光芯片1(2)，所述腔體底端設有出油口1(6)，所述腔體上端設有冷媒進口1(4)和冷媒出口1(5)，所述出油口1(6)經(jīng)回油調(diào)節(jié)閥2跟壓縮機3的進氣管道連通，所述冷媒出口1(5)也跟壓縮機3的進氣管道連通，壓縮機3的出氣口依次經(jīng)冷凝器4、膨脹閥5跟LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1的腔體上端的冷媒進口1(4)連通，形成一個回路；所述冷凝器4設有進水口4(1)和出水口4(2)，所述進水口4(1)連接水泵，所述出水口4(2)連接熱水洗浴設備或供暖設備。

所述膨脹閥5為熱力膨脹閥或電子膨脹閥等帶控制功能的膨脹閥，根據(jù)LED燈發(fā)光模塊基板1(1)的溫度進行控制節(jié)流閥的開度。

冷媒充注量最好能使得系統(tǒng)工作時，液態(tài)的冷媒能夠浸沒腔體周圍孔洞LED燈發(fā)光模塊基板1(1)背面，這樣液態(tài)的的冷媒在基板背面吸熱沸騰變成蒸汽，蒸汽是自然往上走的，因此冷媒進口1(4)和出口1(5)均在LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1的腔體的上方，但這樣的系統(tǒng)所需的潤滑油會沉積在LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1半球結(jié)構的底部，因此為了解決積油的問題，腔體底端設有出油口1(6)，通過一個回油調(diào)節(jié)閥2調(diào)節(jié)出油量，并與壓縮機進氣管道相連?；赜驼{(diào)節(jié)閥2用于控制和避免液態(tài)制冷劑從出油口1(6)流出。

工作時：從膨脹閥5流出的經(jīng)膨脹閥5膨脹后的低溫液態(tài)冷媒經(jīng)冷媒進口1(4)進入LED燈燈體外殼改裝成的熱泵蒸發(fā)器1，液態(tài)的冷媒在LED燈發(fā)光模塊基板1(1)背面吸熱沸騰變成蒸汽，相變汽化制冷，使LED燈發(fā)光模塊基板1(1)能夠維持在合理溫度范圍內(nèi)，這個合理溫度是通過膨脹閥5的節(jié)流開度來實現(xiàn)的。吸熱汽化后的冷媒從冷媒出口1(5)被吸入壓縮機3的進氣管道進行蒸汽壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)冷媒，隨后進入冷凝器4，與進水口4(1)進入的水進行熱交換實現(xiàn)冷凝，同時來自水泵的涼水也變成洗澡或供暖用的熱水從出水口4(2)流出進入熱水洗浴設備或供暖設備。從冷凝器4出來的冷卻后的冷媒進入膨脹閥5膨脹，從而完成循環(huán)。